Amplificarea este un proces de creștere a puterii semnalului prin creșterea amplitudinii unui semnal dat fără schimbarea caracteristicilor acestuia. Un amplificator cuplat RC este o parte a unui amplificator cu mai multe etape în care diferite etape ale amplificatoarelor sunt conectate utilizând o combinație de rezistență și condensator. Un circuit de amplificare este unul dintre circuite de bază în electronică.
Un amplificator care se bazează complet pe tranzistor este în principiu cunoscut sub numele de amplificator cu tranzistor. Semnalul de intrare poate fi un semnal curent, un semnal de tensiune sau un semnal de alimentare. Un amplificator va amplifica semnalul fără a-i modifica caracteristicile, iar ieșirea va fi o versiune modificată a semnalului de intrare. Aplicațiile amplificatoarelor sunt de o gamă largă. Acestea sunt utilizate în principal în instrumente audio și video, comunicații, controlere etc.
Amplificator emițător comun cu o singură etapă:
Schema circuitului unui amplificator cu tranzistor cu emițător comun într-o singură etapă este prezentată mai jos:
Amplificator cuplat RC cu emițător comun cu o singură etapă
Explicația circuitului
Un amplificator cuplat RC cu emițător comun într-o singură etapă este un circuit amplificator simplu și elementar. Scopul principal al acestui circuit este pre-amplificarea, care este de a face semnale slabe să fie suficient de puternice pentru o amplificare suplimentară. Dacă este proiectat corect, acest amplificator cuplat RC poate oferi caracteristici excelente ale semnalului.
Condensatorul Cin de la intrare acționează ca un filtru care este utilizat pentru a bloca tensiunea continuă și a permite doar tensiune alternativă tranzistorului. Dacă o tensiune DC externă ajunge la baza tranzistorului, aceasta va modifica condițiile de polarizare și va afecta performanța amplificatorului.
Rezistențele R1 și R2 sunt utilizate pentru a asigura o polarizare adecvată a tranzistorului bipolar. R1 și R2 formează o rețea de polarizare care asigură tensiunea de bază necesară pentru a conduce regiunea inactivă a tranzistorului.
Regiunea dintre regiunea de tăiere și de saturație este cunoscută sub numele de regiune activă. Regiunea în care funcționarea tranzistorului bipolar este complet oprită este cunoscută sub numele de regiune de întrerupere, iar regiunea în care tranzistorul este complet pornit este cunoscută sub numele de regiune de saturație.
Rezistențele Rc și Re sunt utilizate pentru a scădea tensiunea Vcc. Rezistorul Rc este un rezistor colector și Re este un rezistor emițător. Ambele sunt selectate în așa fel încât ambele să scadă tensiunea Vcc cu 50% în circuitul de mai sus. Condensatorul emițătorului și rezistorul emițătorului Remite feedback negativ pentru a face funcționarea circuitului mai stabilă.
Amplificator emițător comun în două etape:
Circuitul de mai jos reprezintă amplificatorul tranzistorului în modul emițător în două etape, unde rezistorul R este utilizat ca sarcină și condensatorul C este utilizat ca element de cuplare între cele două etape ale circuitului amplificatorului.
Amplificator cuplat RC cu emițător comun în două etape
Explicația circuitului:
La intrarea AC. semnalul este aplicat la baza tranzistorului 1Sfetapa amplificatorului cuplat RC, de la generatorul de funcții, este apoi amplificat pe ieșirea din primul stadiu. Această tensiune amplificată este aplicată la baza etapei următoare a amplificatorului, prin condensatorul de cuplare Cout, unde este amplificat în continuare și reapare pe ieșirea celui de-al doilea stadiu.
Astfel etapele succesive amplifică semnalul și câștigul general este ridicat la nivelul dorit. Se poate obține un câștig mult mai mare prin conectarea succesivă a unui număr de trepte de amplificare.
Cuplarea rezistență-capacitate (RC) în amplificatoare este cea mai larg utilizată pentru a conecta ieșirea primului stadiu la intrarea (baza) celui de-al doilea stadiu și așa mai departe. Acest tip de cuplare este cel mai popular deoarece este ieftin și oferă o amplificare constantă pe o gamă largă de frecvențe.
Tranzistorul ca amplificatoare
În timp ce cunoașteți diferite circuite pentru amplificatoarele cuplate RC, este important să știți elementele de bază ale tranzistoarelor ca amplificatoare. Cele trei configurații ale tranzistoarelor bipolare utilizate în mod obișnuit sunt tranzistorul de bază comun (CB), tranzistorul comun cu emițător (CE) și tranzistoarele comune cu colector (CE). Altele decât tranzistoarele, amplificatoare operaționale poate fi folosit și în scopuri de amplificare.
- Emițător comun configurația este utilizată în mod obișnuit în aplicația amplificatorului audio, deoarece emițătorul comun are un câștig pozitiv și, de asemenea, mai mare decât unitatea. În această configurație, emițătorul este conectat la masă și are impedanță de intrare mare. Impedanța de ieșire va fi medie. Majoritatea acestor tipuri de aplicații de amplificare a tranzistorului sunt utilizate în mod obișnuit Comunicare RF și comunicații cu fibră optică (OFC).
- Configurația de bază comună are un câștig mai mic decât unitatea. În această configurație, colectorul este conectat la sol. Avem impedanță de ieșire scăzută și impedanță de intrare mare în configurația de bază comună.
- Colector comun configurația este cunoscută și sub numele de adept emițător deoarece intrarea aplicată emițătorului comun apare pe ieșirea colectorului comun. În această configurație, colectorul este conectat la sol. Are impedanță de ieșire scăzută și impedanță de intrare mare. Are un câștig aproape egal cu unitatea.
Parametrii de bază ai unui amplificator cu tranzistor
Trebuie să luăm în considerare următoarele specificații înainte de a alege amplificatorul. Un amplificator bun trebuie să aibă toate următoarele specificații:
- Ar trebui să aibă o impedanță de intrare mare
- Ar trebui să aibă o stabilitate ridicată
- Trebuie să aibă o liniaritate ridicată
- Ar trebui să aibă câștig și lățime de bandă ridicate
- Trebuie să aibă o eficiență ridicată
Lățime de bandă:
Gama de frecvență pe care un circuit de amplificare o poate amplifica corect este cunoscută sub numele de lățimea de bandă a amplificatorului respectiv. Curba de mai jos reprezintă răspuns de frecvență a amplificatorului cuplat RC cu un singur stadiu.
R C Răspuns în frecvență cuplat
Curba care reprezintă variația câștigului unui amplificator cu frecvența se numește curbă de răspuns în frecvență. Lățimea de bandă este măsurată între jumătatea inferioară de putere și jumătatea superioară a punctelor de putere. Punctul P1 este jumătate de putere inferioară și P2 este respectiv jumătate de putere superioară. Un amplificator audio bun trebuie să aibă o lățime de bandă de la 20 Hz la 20 kHz, deoarece acesta este intervalul de frecvență care se aude.
Câştig:
Câștigul unui amplificator este definit ca raportul dintre puterea de ieșire și puterea de intrare. Câștigul poate fi exprimat fie în decibeli (dB), fie în cifre. Câștigul reprezintă cât de mult un amplificator este capabil să amplifice un semnal dat acestuia.
Ecuația de mai jos reprezintă un câștig în număr:
G = Pout / Pin
Unde Pout este puterea de ieșire a unui amplificator
Pinul este puterea de intrare a unui amplificator
Ecuația de mai jos reprezintă un câștig în decibeli (DB):
Câștig în DB = 10log (Pout / Pin)
Câștigul poate fi exprimat și în tensiune și curent. Câștigul în tensiune este raportul dintre tensiunea de ieșire și tensiunea de intrare, iar câștigul în curent este raportul dintre curentul de ieșire și curentul de intrare. Ecuația pentru câștigul de tensiune și curent este prezentată mai jos
Câștig în tensiune = tensiune de ieșire / tensiune de intrare
Câștig în curent = curent de ieșire / curent de intrare
Impedanță de intrare ridicată:
Impedanța de intrare este impedanța oferită de un circuit amplificator atunci când este conectat la sursa de tensiune. Amplificatorul tranzistorului trebuie să aibă o impedanță mare de intrare pentru a preveni încărcarea sursei de tensiune de intrare. Deci acesta este motivul pentru care aveți o impedanță ridicată în amplificator.
Zgomot:
Zgomotul se referă la fluctuațiile nedorite sau la frecvențele prezente într-un semnal. Se poate datora interacțiunii dintre două sau mai multe semnale prezente într-un sistem, defecțiuni ale componentelor, defecte de proiectare, interferențe externe sau poate în virtutea anumitor componente utilizate în circuitul amplificatorului.
Liniaritate:
Se spune că un amplificator este liniar dacă există vreo relație liniară între puterea de intrare și puterea de ieșire. Liniaritatea reprezintă planeitatea câștigului. Practic nu este posibil să obțineți 100% liniaritate, deoarece amplificatoarele utilizează dispozitive active precum BJT, JFET sau MOSFET, care tind să piardă câștig la frecvențe ridicate datorită capacității parazitare interne. În plus, condensatorii de decuplare DC de intrare stabilesc o frecvență de tăiere mai mică.
Eficienţă:
Eficiența unui amplificator reprezintă modul în care un amplificator poate utiliza eficient sursa de alimentare. Și, de asemenea, măsoară cât de multă putere din sursa de alimentare este convertită în mod profitabil la ieșire.
Eficiența este de obicei exprimată în procente și ecuația pentru eficiență este dată ca (Pout / Ps) x 100. Unde Pout este puterea de ieșire și Ps este puterea extrasă din sursa de alimentare.
Un amplificator cu tranzistor de clasa A are o eficiență de 25% și oferă o reproducere excelentă a semnalului, dar eficiența este foarte scăzută. Amplificatorul de clasă C are o eficiență de până la 90%, dar reproducerea semnalului este proastă. Clasa AB se situează între amplificatoarele din clasa A și clasa C, deci este frecvent utilizat în amplificator audio aplicații. Acest amplificator are o eficiență de până la 55%.
Rată de rotire:
Rata de rotire a unui amplificator este rata maximă de schimbare a ieșirii pe unitate de timp. Reprezintă cât de rapid poate fi modificată ieșirea unui amplificator ca răspuns la schimbarea intrării.
Stabilitate:
Stabilitatea este capacitatea unui amplificator de a rezista la oscilații. De obicei, probleme de stabilitate apar în timpul operațiilor de înaltă frecvență, aproape de 20 kHz în cazul amplificatoarelor audio. Oscilațiile pot fi de amplitudine mare sau mică.
Sper că acest subiect de bază, dar important al proiecte electronice a fost acoperit cu ample informații. Iată o întrebare simplă pentru dvs. - În ce scop este utilizată o configurație comună de colector și de ce?
Dați răspunsurile dvs. în secțiunea de comentarii de mai jos.
